Abstract The development of wireless networks has provided the necessary conditions for several new applications. The emergence of the virtual and augmented reality and the Internet of things and during the era of social media and streaming services, various demands related to functionality and performance have been set for mobile and wearable devices. Meeting these demands is complicated due to minimal energy budgets, which are characteristic of embedded devices. Lately, the energy efficiency of devices has been addressed by increasing parallelism and the use of application-specific hardware resources. This has been hindered by hardware development as well as software development because the conventional development methods are based on the use of low-level abstractions and sequential programming paradigms. On the other hand, deployment of high-level design methods is slowed down because of final solutions that are too much compromised when energy efficiency and performance are considered. This doctoral thesis introduces a model-driven framework for the development of signal processing systems that facilitates hardware and software co-design. The design flow exploits an easily customizable, re-programmable and energy-efficient processor template. The proposed design flow enables tailoring of multiple heterogeneous processing elements and the connections between them to the demands of an application. Application software is described by using high-level dataflow models, which enable the automatic synthesis of parallel applications for different multicore hardware platforms and speed up design space exploration. Suitability of the proposed design flow is demonstrated by using three different applications from different signal processing domains. The experiments showed that raising the level of abstraction has only a minor impact on performance. Video processing algorithms are selected to be the main application area in this thesis. The thesis proposes tailored and reprogrammable energy-efficient processing elements for video coding algorithms. The solutions are based on the use of multiple processing elements by exploiting the pipeline parallelism of the application, which is characteristic of many signal processing algorithms. Performance, power and area metrics for the designed solutions have been obtained using post-layout simulation models. In terms of energy efficiency, the proposed programmable processors form a new compromise solution between fixed hardware accelerators and conventional embedded processors for video coding. / Tiivistelmä Langattomien verkkojen kehittyminen on luonut edellytykset useille uusille sovelluksille. Muiden muassa sosiaalisen media, suoratoistopalvelut, virtuaalitodellisuus ja esineiden internet asettavat kannettaville ja puettaville laitteille moninaisia toimintoihin, suorituskykyyn, energiankulutukseen ja fyysiseen muotoon liittyviä vaatimuksia. Yksi isoimmista haasteista on sulautettujen laitteiden energiankulutus. Laitteiden energiatehokkuutta on pyritty parantamaan rinnakkaislaskentaa ja räätälöityjä laskentaresursseja hyödyntämällä. Tämä puolestaan on vaikeuttanut niin laite- kuin sovelluskehitystä, koska laajassa käytössä olevat kehitystyökalut perustuvat matalan tason abstraktioihin ja hyödyntävät alun perin yksi ydinprosessoreille suunniteltuja ohjelmointikieliä. Korkean tason ja automatisoitujen kehitysmenetelmien käyttöönottoa on hidastanut aikaansaatujen järjestelmien puutteellinen suorituskyky ja laiteresurssien tehoton hyödyntäminen. Väitöskirja esittelee datavuopohjaiseen suunnitteluun perustuvan työkaluketjun, joka on tarkoitettu energiatehokkaiden signaalikäsittelyjärjestelmien toteuttamiseen. Työssä esiteltävä suunnitteluvuo pohjautuu laitteistoratkaisuissa räätälöitävään ja ohjelmoitavaan siirtoliipaistavaan prosessoritemplaattiin. Ehdotettu suunnitteluvuo mahdollistaa useiden heterogeenisten prosessoriytimien ja niiden välisten kytkentöjen räätälöimisen sovelluksien tarpeiden vaatimalla tavalla. Suunnitteluvuossa ohjelmistot kuvataan korkean tason datavuomallien avulla. Tämä mahdollistaa erityisesti rinnakkaista laskentaa sisältävän ohjelmiston automaattisen sovittamisen erilaisiin moniprosessorijärjestelmiin ja nopeuttaa erilaisten järjestelmätason ratkaisujen kartoittamista. Suunnitteluvuon käyttökelpoisuus osoitetaan käyttäen esimerkkinä kolmea eri signaalinkäsittelysovellusta. Tulokset osoittavat, että suunnittelumenetelmien abstraktiotasoa on mahdollista nostaa ilman merkittävää suorituskyvyn heikkenemistä. Väitöskirjan keskeinen sovellusalue on videonkoodaus. Työ esittelee videonkoodaukseen suunniteltuja energiatehokkaita ja uudelleenohjelmoitavia prosessoriytimiä. Ratkaisut perustuvat usean prosessoriytimen käyttämiseen hyödyntäen erityisesti videonkäsittelyalgoritmeille ominaista liukuhihnarinnakkaisuutta. Prosessorien virrankulutus, suorituskyky ja pinta-ala on analysoitu käyttämällä simulointimalleja, jotka huomioivat logiikkasolujen sijoittelun ja johdotuksen. Ehdotetut sovelluskohtaiset prosessoriratkaisut tarjoavat uuden energiatehokkaan kompromissiratkaisun tavanomaisten ohjelmoitavien prosessoreiden ja kiinteästi johdotettujen video-kiihdyttimien välille.

Abstract Energy production in combustion power plants is a significant source of anthropogenic carbon dioxide emissions. The targets of international climate agreements call for utilizing all available technologies to achieve rapid and cost-effective emission reductions. Carbon capture and storage is one of the possible technical solutions applied in combustion power plants. Circulating fluidized bed boilers have gained increasing popularity due to advantages in availability, emission control, fuel flexibility and option for using challenging fuels, and the possibility of using high-efficiency steam cycles. In the novel process of oxy-combustion, combustion air is replaced by a mixture of oxygen and recycled flue gas to facilitate the capture of carbon dioxide from the flue gas flow. Additional degrees of freedom become available for combustion control as the gas flow and composition can be controlled separately for fluidization and combustion purposes. In the research for this thesis, self-optimizing control was applied for the control structure design of a circulating fluidized bed boiler. Self-optimizing control offers a systematic tool for the early phases of control design, in which decisions have traditionally been made based on intuition, heuristics and previous experience. The self-optimizing control approach searches for controlled variables without a need for constant setpoint optimization when the process is affected by disturbances and implementation errors. Results presented in the thesis show that self-optimizing control can be applied in the control structure design of circulating fluidized bed combustion. A range of control structure alternatives were evaluated using steady-state approximations of a validated process model. For the novel oxy-combustion process, promising control structures were identified and could be dynamically demonstrated. / Tiivistelmä Energiantuotanto polttovoimalaitoksissa on merkittävä hiilidioksidipäästöjen lähde. Kansainväliset ilmastotavoitteet edellyttävät kaikkien käytettävissä olevien teknologioiden hyödyntämistä päästövähennysten aikaansaamiseksi nopeasti ja kustannustehokkaasti. Hiilidioksidin talteenotto on yksi mahdollisista teknisistä ratkaisuista polttovoimalaitoksissa. Kiertoleijukattilat ovat saavuttaneet kasvavaa suosiota etuinaan hyvä käytettävyys, tehokas päästöjen hallinta, soveltuvuus erilaisten haastavienkin polttoaineiden hyödyntämiseen ja mahdollisuus tehokkaiden höyrykiertojen käyttöön. Uudessa happipolttoprosessissa palamisilma korvataan hapen ja kierrätetyn savukaasun seoksella, mikä mahdollistaa hiilidioksidin talteenoton savukaasuista. Kiertoleijupolton säädön kannalta vapausasteet lisääntyvät, sillä leijutukseen ja polttamiseen käytettävän kaasun määrää ja koostumusta voidaan säätää erikseen. Väitöstutkimuksessa käytettiin itseoptimoivaa säätöä kiertoleijukattilan säätörakenteiden suunnitteluun. Itseoptimoiva säätö tarjoaa systemaattisen menetelmän säätösuunnittelun alkuvaiheeseen, jossa päätöksenteko on perinteisesti tehty esimerkiksi intuition, heuristiikan ja aiempien ratkaisujen perusteella. Menetelmän tavoitteena on löytää säädettävät muuttujat, joiden asetusarvot eivät vaadi jatkuvaa optimointia, vaikka prosessiin vaikuttavat erilaiset häiriöt ja mittausvirheet. Väitöstutkimuksen tulokset osoittavat, että itseoptimoiva säätö soveltuu kiertoleijupolton säätörakenteiden suunnitteluun. Erilaisten säätörakenteiden toimivuutta arvioitiin käyttäen validoidun prosessimallin tasapainotilan approksimaatioita. Uudelle happipolttoprosessille löydettiin lupaavia säätörakenteita, joiden toimintaa voitiin demonstroida myös dynaamisesti.

Abstract Modern life has increasingly become intertwined with technology, and recent years have witnessed a growth in technologies that support people in, for instance, leading healthier and more sustainable lifestyles. At the centre of this growth has been persuasive systems design, which has been shown to have a positive effect on individuals’ behaviour and their use of systems. This dissertation consists of five studies, encompassing a literature review, two quantitative studies with a total of 227 respondents, and two constructive studies that address the central research question of the dissertation: How can integrating judgment and decision-making processes and persuasive software design patterns enhance the development of behaviour change support systems? The primary theoretical framework for the research is the Persuasive Systems Design model. This is a model that outlines the key requirements for developing persuasive systems, consisting of the theoretical underpinnings, persuasion context analysis, and four feature categories. In recent years, improving the design of persuasive systems to better achieve their intended objectives has been an important topic. This dissertation, in addition to examining the role of persuasive software features in influencing behaviour, also integrates behavioural economics and software design patterns into the design of persuasive systems. Additionally, the interplay between the categories and other constructs such as perceived competence is investigated through statistical analyses. Overall, results reveal that persuasive system features have an impact on the efficacy of behaviour change support systems. Additionally, integrating behavioural economics concepts that explain the reasons why individuals deviate from expected behaviour and software design patterns can help improve the development of persuasive systems and further enhance their efficacy. / Tiivistelmä Teknologia on yhä tiukemmin osa nykyelämää. Viime vuosina on tapahtunut kasvua ja kehitystä teknologioissa, jotka tukevat ihmisiä esimerkiksi elämään terveellisemmin ja ympäristöä säästäen. Tämän kasvun keskiössä on ollut vakuuttavien järjestelmien suunnittelu, jonka on osoitettu vaikuttavan positiivisesti sekä ihmisten käyttäytymiseen että järjestelmien käyttöön. Tämä väitöskirja käsittää viisi tutkimusta, sisältäen kirjallisuuskatsauksen, kaksi kvantitatiivista tutkimusta yhteensä 227 vastaajalla, ja kaksi konstruktiivista tutkimusta, jotka yhdessä vastaavat väitöskirjan päätutkimuskysymykseen: Kuinka arviointi- ja päätöksentekoprosessit sekä vakuuttavien järjestelmien suunnittelumallit yhdistämällä voidaan edistää käyttäytymisen muutosta tukevien järjestelmien kehitystä? Ensisijainen teoreettinen viitekehys tutkimukselle on vakuuttavien järjestelmien suunnittelumalli (Persuasive Systems Design model). Kyseinen malli määrittää keskeiset vaatimukset vakuuttavien järjestelmien kehittämiselle. Tärkeänä aiheena on ollut vakuuttavien järjestelmien suunnittelemisen edistäminen, jotta niillä voitaisiin paremmin saavuttaa aiotut päämäärät. Vakuuttavien järjestelmien ohjelmisto-ominaisuuksien vaikutuksesta käyttäytymiseen tutkimisen lisäksi väitöskirja yhdistää myös behavioristisen taloustieteen ja ohjelmistosuunnittelumallit vakuuttavien järjestelmien suunnitteluun. Lisäksi kategorioiden ja muiden käsitteiden, kuten koetun pätevyyden, vuorovaikutusta on tutkittu tilastollisen analyysin keinoin. Kaiken kaikkiaan tulokset paljastavat vakuuttavien järjestelmien ominaisuuksilla olevan vaikutusta käyttäytymisen muutosta tukevien järjestelmien vaikuttavuuteen. Lisäksi integroimalla behavioristisen taloustieteen konsepteja, jotka selittävät syitä, joiden vuoksi yksilöt käyttäytyvät odotetusta poikkeavasti, ohjelmistosuunnittelumalleihin, voidaan auttaa edistämään vakuuttavien järjestelmien kehittämistä ja parantaa niiden vaikuttavuutta.

Abstract The potential of information technologies to enable fundamental and enduring change in individuals’ health and well-being activities has recently gained significant research and policy attention. Moreover, there has been increasing interest in persuasive systems that are designed to induce and influence people to change their attitudes and behaviors. This dissertation consists of five studies, including two qualitative studies and three quantitative field studies (including 616 real users of such persuasive systems), that are closely related and successively build upon each other to jointly address the central research question: To what extent persuasive systems design has an influence on consumers’ intention to adopt health behavior change support systems? The foremost conceptual foundation is the work on persuasive systems design, which further elaborates the features, affordances, and capabilities of systems that can be effective in inducing short-term as well as sustained behavior. The focal point is on the four distinct categories of persuasive systems design: (i) primary task support; (ii) dialogue support; (iii) perceived system credibility; and (iv) social influence. The interplay between the categories and other related constructs, such as unobtrusiveness and design aesthetics, is investigated through rigorous statistical analyses, including partial least structural equation modeling. The results demonstrate that persuasive systems design has a significant impact on consumers’ adoption of health behavior change support systems in different stages of adoption. The work addresses a problem salient to research, policy, and practice and builds upon strong theoretical and conceptual foundations. The research also extends prior technology adoption literature in information systems in a useful way by examining questions related to the design of systems in a novel and consequential domain. / Tiivistelmä Informaatioteknologian rooli ja potentiaali yksilöiden terveyden ja hyvinvoinnin edistämisessä on viime aikoina saanut merkittävää huomiota sekä tutkimuskentällä että julkisessa keskustelussa. Kasvavaa kiinnostusta on osoitettu erityisesti vakuuttaviin tietojärjestelmiin, jotka ovat suunniteltu vaikuttamaan ihmisten asenteisiin ja käyttäytymiseen. Väitöskirja koostuu yhteensä viidestä tutkimuksesta, joista kaksi on laadullisia tutkimuksia ja kolme määrällisiä kenttätutkimuksia. Kenttätutkimuksissa järjestelmiä on tutkittu yhteensä 616 loppukäyttäjällä. Väitöstyön tutkimukset liittyvät läheisesti toisiinsa ja vastaavat yhdessä keskeiseen tutkimuskysymyksen: missä määrin vakuuttavien järjestelmien suunnittelumenetelmillä on vaikutusta kuluttajien aikomukseen ottaa käyttöön terveyskäyttäytymisen muutoksia tukevia järjestelmiä? Työn tärkein käsitteellinen perusta kytkeytyy vakuuttavien järjestelmien suunnitteluun, jossa käsitellään yksityiskohtaisesti järjestelmien ominaisuuksia, käyttömahdollisuuksia ja valmiuksia, jotka voivat olla tehokkaita sekä lyhyen aikavälin että pysyvän käyttäytymisen muutoksen tukemisessa. Väitöstyön keskeinen näkökulma on neljässä vakuuttavan suunnittelun kategoriassa: (i) ensisijaisen tehtävän tukemisessa; (ii) käyttäjän ja järjestelmän välisen vuoropuhelun tukemisessa; (iii) järjestelmän koetussa uskottavuudessa ja (iv) sosiaalisessa vaikutuksessa. Kyseisten kategorioiden vuorovaikutusta ja yhteyksiä on tutkittu tilastollisten analyysien ja rakenneyhtälömallien kautta. Sen lisäksi työssä on paneuduttu aiheeseen tiiviisti liittyvien tekijöiden, kuten teknologian “tunkeilemattomuuden” ja suunnitteluestetiikan merkitykseen teknologian käyttöönotossa. Väitöskirjan tulokset osoittavat, että vakuuttavien järjestelmien suunnittelumenetelmillä on merkittävä vaikutus kuluttajien aikeisiin ottaa käyttöön ja käyttää terveyskäyttäytymisen muutoksia tukevia järjestelmiä. Väitöstyö perustuu vahvaan teoreettis-käsitteelliseen viitekehykseen ja käsittelee tutkimusongelmaa, joka on relevantti tutkimuksen, käytännön sekä julkisen päätöksenteon kannalta. Väitöstutkimus lisää hyödyllisellä ja uudella tavalla tietojärjestelmätieteen tietämystä teknologioiden käyttöönottoon liittyen.

Abstract The presumed dominance of the traditional annual budgeting process as a cornerstone of management control has been called into question in recent years. Various new developments in budgeting have been seen replacing or complementing organisations’ conventional budgeting. The dissertation provides a comprehensive picture of these new budgetary practices and their implications for management accounting work, through investigation of the fragmentation among various purposes of budgeting and of the ways in which the role of controller and new budgetary practices can complement each other. The dissertation is composed of four inter-related essays, which provide qualitative evidence of how firmly established practices such as budgeting change and what implications the change has for the conflicting purposes of budgeting. It also provides insight into the ways controllers are able to build holistic view of the totality of budgetary control and compile new accounting information. The empirical findings presented in the dissertation give rise to novel concept of fragmentation, which can be defined as an arrangement wherein a new mix of diverse controls is used to serve several purposes of budgeting and a single budgeting process is either replaced with or complemented by other control mechanisms. Fragmentation can serve as a common denominator for recent developments in budgeting but also aid in understanding the variation in new budgetary practices. Fragmentation of budgeting makes the boundaries of a budgetary system blurred but also enables designing flexibility into the control system itself. For the role of controller, fragmented budgetary practices mean co-ordinating the linkages between various budget-related methods, wider communication and interaction with organisational actors, new business-oriented skills related to key purposes of budgeting, and a growing professional role in increasing the ‘realism’ of accounting information in the lateral budgetary planning process. / Tiivistelmä Perinteisen vuosibudjetoinnin valta-asemaa johdon ohjausjärjestelmien kulmakivenä on alettu kyseenalaistaa viime vuosina. Budjetoinnin uudet kehityssuuntaukset näyttäisivät joko korvaavan tai täydentävän vakiintunutta budjetointikäytäntöä organisaatioissa. Tämä väitöskirja tarjoaa kokonaisvaltaisen kuvan uusista käytännöistä, sekä niiden vaikutuksista johdon laskentatoimen työhön. Väitöskirja tutkii budjetoinnin eri tehtävien pirstaloitumista sekä sitä, miten controllerin rooli ja uudet budjetointikäytännöt voivat toimia toisiaan täydentävästi. Väitöskirja muodostuu neljästä toisiinsa liittyvästä esseestä, jotka tuovat laadullisen tutkimuksen keinoin esille, kuinka vakiintunut käytäntö, kuten budjetointi, muuttuu, ja mitä vaikutuksia tällä muutoksella on budjetoinnin eri tehtäviin. Tutkimus tarjoaa myös käsityksen siitä, miten kontrollerit muodostavat kokonaiskuvan budjetoinnillisesta ohjausjärjestelmästä ja tuottavat uutta laskentatoimen informaatiota. Tämä väitöskirja kuvaa budjetoinnin muutosta käsitteellä pirstaloituminen (fragmentation). Se voidaan määritellä järjestelyksi, jossa uutta, erilaisten ohjausmenetelmien yhdistelmää käytetään palvelemaan budjetoinnin eri tehtäviä, ja jossa yksittäinen budjetointiprosessi joko korvautuu tai täydentyy muilla ohjausmekanismeilla. Tämä käsite tarjoaa yhteisen nimittäjän viimeaikaisille budjetoinnin kehityssuuntauksille, mutta auttaa myös ymmärtämään paremmin budjetoinnin eri variaatioita. Budjetoinnin pirstaloituminen hämärtää budjetointijärjestelmän rajat, mutta mahdollistaa myös joustavuuden suunnittelun järjestelmään itsessään. Kontrollerin roolin näkökulmasta budjetoinnin pirstaloituminen merkitsee budjetoinnin eri menetelmien välisten yhteyksien koordinointia, laajempaa kommunikaatiota ja vuorovaikutusta organisaation eri toimijoiden kanssa, uusien liiketoimintaorientoituneiden taitojen lisääntymistä sekä ammatillisen roolin korostumista laskentainformaation realismin parantamisessa budjetoinnin lateraalisessa suunnitteluprosessissa.

Abstract This research provides a glimpse into the fast-evolving world of mobile technology and maybe even faster evolving world of communities. The communities of this research are about voluntary activities, centered around an interest or hobby, and are technologically mediated. Traditionally they have used computers for their communication and collaborative activities, but the advances of mobile technology as well as its availability are seen to offer novel opportunities for them. The premise of this research is seeing technology as basis for supporting new ways of interactions, through responding to user needs, hence leaning on the tradition of human-computer interaction and user-centered design. The research comprised of an extensive literature review geared toward understanding of these new forms of communities and their technology, as well as toward understanding how to design for them. Both supported case-study approach of this study, which addressed the designing for virtual stable community and birdwatcher community, and resulted in a concept of a dedicated mobile device (for the virtual stable community), and understanding of the importance of integrated technologies (for the bird watcher community). These results were further developed into new propositions for design criteria, overall providing a fresh perspective toward designing mobile technology. Within this research, design was seen as a social activity, where participants communicate and share their knowledge. Getting relevant, appropriate and useful knowledge from users was therefore imperative for this research. Towards this end, a new online method for user involvement called web based storytelling was developed. Furthermore, emphasis was placed on understanding the concept design process with concepts and theories from knowledge management. The nature of knowledge (tacit/explicit and context-specific) as well as knowledge processes of users and designers and their linkages were introduced and systematically used and interpreted toward improving the concept design process. / Tiivistelmä Tämä tutkimus tarjoaa katsauksen mobiiliteknologian nopeasti kehittyvään maailmaan ja ehkä vielä nopeammin kehittyvään yhteisöjen maailmaan. Tutkimuskohteena ovat vapaaehtoiset harrasteyhteisöt. Perinteisesti nämä yhteisöt ovat käyttäneet tietokoneita ja Internettiä toimintaansa, mutta uudet mobiilit laitteet ja niihin liittyvät teknologiat tarjoavat heille mielenkiintoisia mahdollisuuksia. Tutkimuksen lähtökohtana ovatkin uuden teknologian tarjoamat mahdollisuudet yhteisöjen jäsenille ja näiden käyttäjälähtöinen suunnittelu. Tutkimuksessa esitetään laaja kirjallisuuskatsaus sekä uusien yhteisöjen ja niiden teknologioiden ymmärtämiseen, että konseptisuunnitteluprosessin käyttäjälähtöisyyteen. Niiden avulla suoritettiin case-tutkimus, jonka tuloksena syntyi mobiililaitteen konseptiversio virtuaalitalliyhteisölle ja kuvaus kommunikointiteknologioiden integroinnista lintubongariyhteisölle. Nämä jalostuivat mobiiliteknologian konseptisuunnittelua ohjaaviksi kriteereiksi, mitkä tuovat uutta, yhteisöllisyyttä korostavaa näkökulmaa suunnitteluprosessiin. Suunnitteluprosessi käsitettiin tässä tutkimuksessa sosiaalisena toimintona, missä osallistujat kommunikoivat ja jakavat sekä tietojaan että tietämystään. Tarvittavan, oikean ja hyödyllisen käyttäjätiedon merkityksellisyys tutkimuksessa tuotti yhtenä tutkimuksen tuloksena uuden käyttäjätutkimusmenetelmän (verkkopohjainen tarinankerronta). Kaikenkaikkiaan tutkimuksen kantavana voimana oli tietopohjainen lähestymistapa suunnitteluprosessiin, mikä tarkoitti suunnitteluprosessin ymmärtämistä tietojohtamisprosessina ja tulkitsemista tietojohtamisen käsitteiden kautta. Tiedon ominaisuuksien (hiljainen/eksplisiittinen ja kontekstisidonnaisuus) sekä käyttäjien ja suunnittelijoiden tietoprosessien yhteyksien systemaattisen käytön nähtiin parantavan konseptisuunnitteluprosessia.

Abstract Enzymes are potentially superior as catalysts for many industrial chemical processes because of their high specificity, selectivity, minimum energy requirement and environmental friendliness. However, many challenges remain in order to exploit fully the potential of industrial enzymes. The qualities which are needed are catalytic proficiency, availability in high quantities, low price, low product inhibition, and high activity and stability under process conditions. Directed evolution and rational design are the most common strategies to produce enzymes with the desired properties. The TIM barrel is the most frequent and most versatile fold among naturally occurring enzymes. In all known TIM barrel enzymes, the catalytically active residues are located at one end of the barrel structure, while residues maintaining the stability of the fold are found on the opposite end of the barrel. This special architecture of the TIM barrel proteins makes it possible to change catalytic activity of the protein without compromising its stability, which is a perfect start for protein engineering studies. In this research project, a monomeric triosephosphate isomerase (TIM) variant with an engineered binding groove (A-TIM) was created by using a rational design approach. The major aims of this work were (i) to find novel binders and (ii) characterize the new, bigger binding groove using X-ray crystallographic methods. These studies have discovered that monomeric A-TIM can bind compounds completely different from the natural substrate. Studies on three different classes of binder molecules are reported: (i) true substrate analogues of wild type TIM, (ii) substrate analogues that have an extended hydrophobic tail, and (iii) more extended, phosphate containing substrate analogues. In addition to this, the A-TIM active site was shown to be competent. In general these studies illustrate the importance of protein crystallography for characterizing the binding properties of enzyme variants being studied in enzyme discovery projects. / Tiivistelmä Entsyymit voivat toimia ylivoimaisina katalyytteinä monissa kemianteollisuuden prosesseissa johtuen niiden hyvästä spesifisyydestä, valikoimiskyvystä, alhaisesta energiantarpeesta ja ympäristöystävällisyydestä. Näistä ominaisuuksista huolimatta entsyymien kaikkien mahdollisuuksien hyödyntämisen esteenä on monia haasteita. Tarvittavia ominaisuuksia ovat katalyyttinen tehokkuus, saatavuus suurina määrinä, alhainen hinta, alhainen tuoteinhibitio sekä korkea aktiivisuus ja stabiilisuus prosessiolosuhteissa. TIM-tynnyrirakenne on yleisin ja monipuolisin proteiinien laskostumisrakenne luonnossa esiintyvissä entsyymeissä. Tässä rakenteessa katalyyttisesti aktiiviset aminohappotähteet ovat sijoittuneet tynnyrirakenteen toiselle puolelle, kun taas stabiilisuuden kannalta tärkeät aminohappotähteet ovat sijoittuneet kokonaan toiselle puolelle. Tämä erityinen rakenne antaa mahdollisuuden muokata proteiinin katalyyttistä aktiivisuutta vaikuttamatta haitallisesti sen stabiilisuuteen. Tämä on täydellinen lähtökohta proteiininmuokkaukselle. Tässä tutkimusprojektissa käytettiin ns. järkiperäistä suunnittelua monomeerisen trioosifosfaatti-isomeraasivariantin (A-TIM) luomisessa. Tämän tutkimustyön pääasialliset tavoitteet olivat (i) uusien sitoutujien löytäminen ja (ii) uuden, suuremman sitoutumistaskun ominaisuuksien määrittäminen röntgenkristallografisilla menetelmillä. Tässä tutkimuksessa havaittiin, että A-TIM kykenee sitomaan yhdisteitä, jotka ovat täysin erilaisia luonnolliseen substraattiin verrattuna. Tässä tutkimuksessa kuvaillaan kolmenlaisia sitoutujia: (i) todelliset villityypin entsyymin substraattianalogit, (ii) substraattianalogit, joihin on liitetty hydrofobinen hiilivetyketju ja (iii) villityypin substraattia suuremmat sokerifosfaatit. Tämän lisäksi A-TIM:n aktiivisen keskuksen todistettiin olevan toimintakykyinen. Yleisellä tasolla tämä tutkimus osoittaa röntgenkristallografisten menetelmien tärkeyden entsyymienmuokkausprojekteissa, joissa entsyymivarianttien ominaisuuksien määritys on tärkeää.

Abstract Behavior change support systems (BCSSs) help people to achieve personal goals that they cannot necessarily achieve on their own. Typical BCSSs include health-related systems and applications. Significant policy and research attention has been aimed at information technologies that enable behavior change in regard to individuals’ health and wellbeing activities. The aim of this dissertation is to build a comprehensive view of health BCSSs, ranging from technology adoption to engagement, persuasion, and habit formation. As its main research question, the present thesis asks: What can user experiences of health BCSS reveal about behavior change? In addition, it proposes a framework for different approaches, which can help developers solve ethical issues in their BCSS design. This dissertation comprises four qualitative studies and one conceptual study. Hermeneutics has been the most influential research method in conducting these studies. Ontologically, hermeneutics leans toward socially constructed reality. The primary conceptual lenses for interpreting the data are the BCSS framework and Persuasive Systems Design model. This thesis extends prior research on eHealth, including non-adoption, flow esperience, use adherence, habit formation, and ethics. The results emphasize that persuasive systems design can affect user experience in different stages of system adoption and learning a new, healthier lifestyle. The presented work addresses health behavior change as a complex issue. Many individuals regard system usefulness in terms of perceived value for themselves rather than in terms of the system’s instrumental value. People are less likely to use the systems if they do not fit into their daily routines. Flow experience appears not to play as fundamental part in the BCSS use experience as is expected. The results suggest that self-monitoring, reminders and tunneling can help users to achieve better outcomes. These persuasive features can help increasing subject’s compliance and commitment, which in turn can help individuals to achieve better habits. Additionally this thesis presents a framework where different ethical approaches are divided to three distinct categories. / Tiivistelmä Käyttäytymismuutosta tukevat tietojärjestelmät auttavat ihmisiä saavuttamaan henkilökohtaiset tavoitteensa, joita he eivät välttämättä yksin saavuttaisi. Tyypillisesti tällaiset järjestelmät ja applikaatiot liittyvät terveyteen. Sekä tutkimuksessa että julkishallinnossa on kiinnitetty huomiota, kuinka yksilöiden terveyttä ja hyvinvointia voidaan edistää informaatioteknologian avulla. Tämän väitöskirjan tarkoituksena on rakentaa kokonaisvaltainen näkemys terveyttä edistävistä käyttäytymismuutosta tukevista tietojärjestelmistä lähtien järjestelmän käytöstä ja osallistavuudesta, suostuttelevuuteen ja tapojen muodostumiseen. Väitöskirjan keskeisin tutkimuskysymys on: mitä käyttäjien kokemukset terveyttä edistävistä käyttäytymismuutosta tukevista tietojärjestelmistä paljastavat mitattavasta käyttäytymismuutoksesta? Lisäksi tämä väitöskirja tarjoaa viitekehyksen, joka voi auttaa suunnittelijoita ratkaisemaan eettisiä ongelmakohtia, kun he suunnittelevat käyttäytymismuutosta tukevia tietojärjestelmiä. Väitöskirja pitää sisällään neljä kvalitatiivista osajulkaisua ja yhden konseptuaalisen osajulkaisun. Hermeneutiikka on osajulkaisujen kannalta keskeisin tutkimusmenetelmä. Ontologisesti hermeneutiikka nojaa sosiaalisesti konstruoituun todellisuuteen. Aineiston tulkitsemisen kannalta keskeisimmät konseptuaaliset viitekehykset ovat olleet BCSS framework ja Persuasive Systems Design model. Väitöskirja laajentaa aiempaa tutkimuksellista näkökulmaa eHealth-teemasta pitäen sisällään näkökulmat järjestelmän hylkäämisestä, flow-kokemuksesta, järjestelmän käyttöön sitoutumisesta, elintapojen muodostumisesta ja eettisyydestä. Väitöskirjan tulokset korostavat, että suostuttelevien järjestelmien suunnittelumenetelmät voivat vaikuttaa käyttäjäkokemukseen eri vaiheissa järjestelmän käyttöönotosta uuden terveellisemmän elintavan omaksumiseen. Väitöskirjassa esitellyt osajulkaisut osoittavat, että terveyttä edistävä käyttäytymismuutos on monimutkainen kokonaisuus. Moni haastatelluista koki järjestelmän hyödyllisyyden liittyvän enemmän itsensä kehittämiseen kuin välineelliseen hyötyyyn. Ihmiset olivat vastentahtoisia käyttämään järjestelmää, jos se ei sopinut heidän arkielämäänsä. Väitöskirjan tulokset antavat ymmärtää, että itsemonitorointi, muistutukset ja tunnelointi auttavat käyttäytymismuutosta tukevien tietojärjestelmien käyttäjiä saavuttamaan parempia lopputuloksia. Nämä suostuttelevat elementit voivat helpottaa käyttäjiä noudattamaan ohjeita ja sitoutumaan muutosprosessiin kohti terveellisempiä elämäntapoja. Väitöskirja tarjoaa lisäksi viitekehyksen, jossa erilaiset eettiset lähestymistavat on jaotelty kolmeen eriteltävään kategoriaan.

Abstract Organizations continuously strive to engage customers in the services development process. The social web facilitates this process by enabling novel channels for voluntary feedback-sharing and collaborative interaction through social media and technologically advanced environments. The component parts of these environments are information systems that are linked with social media and designed for large displays to support interactivity. The work performed during this research involved the design and assessment of operational software features for encouraging user engagement through publicly displayed information systems. Drawing upon socio-psychological theories and interconnecting them to the seven social influence design principles listed in the Persuasive Systems Design model, this dissertation examines the role of persuasive software features in altering human behavior with respect to engagement in feedback-sharing and collaborative interaction. The dissertation consists of five quantitative studies, including one Twitter survey (involving 403 respondents) and four experiments with publicly displayed Twitter-based systems (involving 284 users), that successively complement each other to address the main research question: How can social influence design principles persuade people to engage with publicly displayed systems that are integrated with social media? The results of these studies reveal interplay between the design principles and indicate that they have the capacity to improve the persuasiveness of information systems and predict the behavioral intentions of users to engage with such systems in the future. Based on these findings, a framework for studying socially influencing systems (SIS) is proposed. This framework is potentially instrumental in achieving a richer understanding of how to effectively harness social influence for enhanced user engagement through socio-technical environments and for the future development of persuasive information systems. / Tiivistelmä Organisaatioiden palvelukehityksen tavoitteena on sitouttaa ja innostaa asiakkaita. Sosiaalinen verkko edistää tätä prosessia tarjoamalla uusia väyliä niin vapaaehtoiselle palautteenjaolle kuin sosiaalisessa mediassa ja edistyneissä teknologisissa ympäristöissä tapahtuvalle interaktiiviselle yhteistyöllekin. Nämä ympäristöt koostuvat tietojärjestelmistä, jotka on yhdistetty sosiaaliseen mediaan, ja jotka on suunniteltu interaktiota edistäville suurille näytöille. Tässä tutkimuksessa on suunniteltu ja arvioitu ohjelmisto-ominaisuuksia, joiden tarkoitus on suostutella ja osallistuttaa julkisesti esilläolevien tietojärjestelmien ja näyttöjen kautta. Tutkimus nojaa sosiopsykologiseen teoriapohjaan, ja yhdistää näitä seitsemään sosiaalisen vaikuttamisen suunnitteluperiaatteeseen, jotka on kuvattu vaikuttavien suunnittelumenetelmien mallissa. Tämä väitöstyö tutkii vaikuttavien ohjelmistollisten ominaisuuksien osuutta käyttäytymisen muuttamisessa kohdistuen erityisesti siihen, miten loppukäyttäjää voidaan suostutella jakamaan palautetta ja ottamaan osaa interaktiiviseen yhteistyöhön. Työ koostuu viidestä määrällisestä tutkimuksesta, jotka vastaavat tutkimuskysymykseen: kuinka sosiaalisen vaikuttamisen suunnitteluperiaatteet voivat suostutella ja vakuuttaa ihmiset käyttämään julkisesti esilläolevia järjestelmiä, jotka on yhdistetty sosiaaliseen mediaan? Tutkimuksista yksi on Twitter-kyselytutkimus (403 vastaajaa) ja neljä tutkimusta tehtiin julkisesti esilläolevalla Twitter-pohjaisella järjestelmällä (284 vastaajaa). Tutkimusten tulokset osoittavat mainittujen suunnitteluperiaatteiden keskinäisen vuorovaikutuksen, sekä kuinka niiden avulla voidaan parantaa tietojärjestelmien vaikuttavuutta ja ennustaa tulevaa käyttöä. Tutkimustulosten pohjalta työssä luodaan viitekehys sosiaalisesti vaikuttavien järjestelmien tutkimukseen. Tämä viitekehys on keskeisessä asemassa pyrittäessä saavuttamaan syvällisempi ymmärrys siitä, kuinka käyttäjiä voidaan suostutella hyödyntämällä sosiaalista vaikuttamista. Viitekehystä voidaan käyttää myös vaikuttavien järjestelmien kehittämisessä.

Abstract The popularity of social networking services emphasises the importance of user communities. As the next evolutionary step, social networking will evolve towards user communities that are dynamically established according to contextual aspects such as the shared location and/or activities of people. In this vision, distributed peer-to-peer (P2P) technologies provide a respectable alternative to the centralised client-server technologies for implementing the upcoming community-centric mobile services. This thesis focuses on the development of enabling techniques and methods for a community-centric mobile service environment and on the evaluation of users’ perceptions and user acceptance of novel community-centric mobile services. The research was carried out by first examining the applicability of different P2P system architectures for implementing the management of user communities. Next, an experimental prototype of a community-centric mobile service environment was implemented. The experimental prototype was used for evaluating the performance of the community-centric mobile service environment and for conducting the user studies of novel community-centric mobile services. The evaluation was conducted in a real deployment environment with test users. The main results are the following: (1) a conceptual analysis of the advantages and disadvantages of P2P group management systems that are implemented using architecturally distinct P2P system architectures; (2) a performance evaluation of a P2P community management system, in which each community is implemented as an independent structured P2P overlay network; (3) a novel community-centric mobile service environment and its core component, a mobile middleware, which enables the use of P2P technologies and context information as part of Web-based applications running on a Web browser; (4) an evaluation of users’ perceptions and user acceptance of novel community-centric mobile services that are related to making a selection of an entertainment premise based on its music style and voting for music in a user community. / Tiivistelmä Käyttäjäyhteisöiden tärkeys on korostunut sosiaalista verkottumista edistävien palveluiden suosion kautta. Seuraavaksi sosiaalinen verkottuminen tulee laajentumaan yhteisöihin, jotka perustetaan dynaamisesti muun muassa ihmisten yhteisen sijainnin ja/tai toiminnan perusteella. Tulevaisuuden yhteisöllisten mobiilipalveluiden toteutuksessa hajautetut vertaisverkkoteknologiat tarjoavat varteenotettavan vaihtoehdon keskitetyille asiakas-palvelin -teknologioille. Tämä väitöskirjatyö keskittyy kehittämään tarvittavia tekniikoita ja menetelmiä yhteisöllisen mobiilipalveluympäristön toteuttamiseen sekä arvioimaan käyttäjien kokemuksia uusista yhteisöllisistä mobiilipalveluista. Tutkimuksessa tarkasteltiin aluksi arkkitehtuurillisesti erilaisten vertaisverkkojärjestelmien sopivuutta käyttäjäyhteisöjen hallinnan toteutettamiseksi. Seuraavaksi tutkimuksessa toteutettiin kokeellinen prototyyppi yhteisöllisestä mobiilipalveluympäristöstä. Kokeellista prototyyppiä hyödynnettiin sekä yhteisöllisen mobiilipalveluympäristön suorituskyvyn että uusien yhteisöllisten mobiilipalveluiden käyttäjäkokemuksen arvioinnissa. Arviointi suoritettiin aidossa käyttöympäristössä testikäyttäjien avulla. Väitöskirjatyön keskisimmät tulokset ovat seuraavat: (1) käsitteellinen analyysi arkkitehtuurillisesti erilaisten vertaisverkkojärjestelmien vahvuuksista ja heikkouksista ryhmänhallintajärjestelmän toteuttamisessa; (2) sellaisen yhteisönhallintajärjestelmän arviointi, jossa jokainen yhteisö on toteutettu erillisen ja itsenäisen rakenteellisen vertaisverkon avulla; (3) uusi yhteisöllinen mobiilipalveluympäristö, jonka keskeisin osa mobiili välikerrosohjelmisto mahdollistaa vertaisverkkoteknologioiden ja kontekstitiedon käyttämisen selaimessa toimivissa Web-sovelluksissa; (4) sellaisten uusien yhteisöllisten mobiilipalveluiden käyttäjäkokemuksen arviointi, jotka liittyvät vapaa-ajan viettopaikan valitaan musiikin perusteella ja soitettavan musiikin äänestämiseen käyttäjäyhteisöissä.